Композиция (арабино)ксилан-олигосахаридов

Композиция (арабино)ксилан-олигосахаридов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к композициям, содержащим (арабино)ксилан-олигосахариды, которые, в частности, могут применяться в качестве ингредиентов пищевых продуктов или напитков или в качестве пищевых добавок, а также к способам получения таких композиций. Изобретение, кроме того, относится к применению указанных композиций для укрепления здоровья желудочно-кишечного тракта людей посредством добавления указанных композиций к их рациону.

Предшествующий уровень техники

Арабиноксилан (AX), также именуемый пентозаном, представляет собой основной компонент клеточной стенки многих видов растений. Например, в зернах злаков AX содержится в количестве 5-10% от сухой массы зерен. В целом, AX из злаковых состоит из основной цепи бета-(1-4)-связанных остатков D-ксилопиранозила (ксилозы), некоторые из которых моно- или ди-замещены остатками альфа-L-арабинофуранозила (арабинозы) (Izydorczyk and Biliaderis, 1995). Отношение арабинозы к ксилозе (средняя степень замещения арабинозы) в злаковом AX находится в диапазоне от 0,10 до более чем 1,0, в зависимости от ткани и вида растения. Кроме того, к остаткам ксилозы могут быть присоединены в небольшом количестве такие заместители, как боковые цепи ацетила, альфа-глюкуронила, альфа-4-О-метилглюкуронила, галактуронила, ксилозила, рамнозила, галактозила или глюкозила, или боковые цепи коротких олигосахаридов (Izydorczyk and Biliaderis, 1995; Andersson and Aman, 2001). Гидроксикоричные кислоты, главным образом, феруловая кислота и, в меньшей степени, дегидродиферуловая кислота, п-кумаровая кислота или синаповая кислота, также присутствуют в качестве заместителей, и они в целом связаны с положением С-(О)-5 концевых единиц арабинозы (Izydorczyk and Biliaderis, 1995; Andersson and Aman, 2001). С диетической точки зрения, арабиноксилан вызывает повышенный интерес, так как было показано, что некоторые типы олигосахаридов, полученных ферментным или химическим расщеплением арабиноксилана, проявляют пребиотические свойства (WO2006/002495; Courtin et al., 2008).

Пребиотики представляют собой соединения, обычно олигосахариды, которые не могут расщепляться ферментами верхних отделов желудочно-кишечного тракта, но избирательно сбраживаются некоторыми типами кишечных бактерий в толстой кишке (Gibson and Roberfroid, 1995; Roberfroid, 1988; Van Loo, 2004). Прием внутрь пребиотиков вызывает сдвиг состава кишечной бактериальной популяции, обычно характеризуемый относительным увеличением содержания видов Lactobacillus и Bifidobacterium. Этот сдвиг кишечной микрофлоры связан с улучшенным общим состоянием здоровья, снижением частоты кишечных инфекций, улучшением всасывания минералов и подавлением инициации развития рака толстой кишки (Van Loo, 2004; Macfarlane et al., 2006).

Переваривание пребиотиков толстокишечными бактериями вызывает продукцию короткоцепочечных жирных кислот (SCFA), таких как ацетат, пропионат, бутират и лактат, которые действуют в качестве электронных стоков дыхания в анаэробной среде кишечника. Присутствие SCFA в кишечнике способствует более низкому рН, лучшей биодоступности кальция и магния и ингибированию потенциально вредных бактерий (Teitelbaum and Walker, 2002; Wong et al., 2006). Представляется, что среди SCFA самый большой интерес в качестве предпочтительного источника энергии для колоноцитов представляет бутират (Roediger, 1982), он стимулирует эпителиальные клетки толстой кишки, посредством этого увеличивая абсорбционную способность эпителия (Topping and Clifton, 2001), и ингибирует рост клеток карциномы толстой кишки и in vitro, и in vivo (Cheppach et al., 1995). Представляется, что подавляющие рак свойства пищевых волокон коррелируются с их способностью генерировать бутират после толстокишечного переваривания (Perrin et al., 2001).

Селективная стимуляция пребиотиками определенных толстокишечных бактерий, таких как молочнокислые бактерии, и бифидобактерии, которые обычно используют сахаролитические пути для обеспечения их энергетических нужд, в некоторых случаях параллельно сопровождается подавлением переваривания белка в толстой кишке (van Nuenen et al., 2003; De Preter et al., 2004; Geboes et al., 2005). Сниженное переваривание белка в толстой кишке представляет собой желательный исход, поскольку пути разрушения аминокислот в бактериях приводят к продукции потенциально токсичных катаболитов, таких как аммиак, амины, фенолы, индолы и тиолы, некоторые из которых были причастны к развитию рака кишечника (Bone et al., 1976; Johnson, 1977; Visek 1978) и к обострению таких заболеваний, как язвенный колит (Ramakrishna et al., 1991).

Было показано, что композиции ксило-олигосахаридов (XOS, олигосахаридов, состоящих из β-1,4-связанных единиц D-ксилопиранозила) с преобладанием олигосахаридов со степенью полимеризации (DP) 2-3 (ксилобиоза и ксилотроза), вызывают значительное увеличение уровня бифидобактерий и SCFA в фекалиях и слепой кишке крыс (EP 0265970B1; Campbell et al., 1997; Hsu et al., 2004) и ободочной кишке людей (Okazaki et al., 1990). Такие богатые ксилобиозой композиции XOS также подавляют ранние симптомы вызванного химическими веществами канцерогенеза толстой кишки у крыс (Hsu et al., 2004) и усиливают всасывание кальция в толстой кишке (Toyoda et al., 1993). Было также показано, что композиция, преимущественно состоящая из арабиноксило-олигосахаридов (AXOS) с DP (степенью полимеризации) 3-5 (арабинозилксилобиоза, арабинозилксилотриоза, арабинозилксилотетраоза и диарабинозилксилотетраоза), увеличивает уровни бифидобактерий в кишечниках крыс и мышей (Yamada et al., 1993). Эксперименты, описанные в документе WO2006/002495, доказали, что AXOS с промежуточной средней DP (avDP) в диапазоне от 5 до 50, обладают лучшими пребиотическими свойствами, чем AXOS с более высокой avDP и менее сладкие, чем композиции AXOS с более низкой avDP. Добавление таких композиций AXOS к рациону вызывает значительное увеличение количества бифидобактерий, присутствующих в слепой кишке кур, слепой кишке крыс и фекалиях людей (WO2006/002495).

Для оптимальных эффектов укрепления здоровья, кроме того, желательно, чтобы гидроксикоричные кислоты, такие как феруловые кислоты, были связаны с боковыми цепями арабинозы соединений AXOS. Ферулоилированные AXOS обладают антиоксидантными свойствами благодаря присутствию остатков феруловой кислоты, связанных сложноэфирной связью (Ohta et al., 1997; Katapodis et al., 2003; Yuan et al., 2005), а хорошо известно, что антиоксиданты оказывают на состояние здоровья благоприятные эффекты (Ratnam et al., 2006). Сложноэфирные связи, которые связывают гидроксикоричные кислоты с боковыми цепями арабинозы арабиноксиланов, расщепляются в щелочной среде (Rosazza et al., 1995; Lozovaya et al., 1999). В этом отношении содержащая (арабино)ксилан-олигосахарид композиция, описанная Yamada et al., (1993), недостаточно оптимальна, поскольку щелочная обработка, используемая для экстракции арабиноксиланов, ведет к удалению большой фракции боковых цепей феруловой кислоты.

Еще один важный аспект содержащих AXOS композиций, предназначенных для применения в качестве пищевых продуктов, ингредиента пищевых продуктов или пищевых добавок, состоит в том, что он имеет приятный, а более предпочтительно нейтральный вкус, поскольку иначе он может оказывать неблагоприятный эффект на удовлетворение и сенсорное восприятие потребляемого продукта, содержащего эту композицию. Кроме того, в композициях, содержащих (арабино)ксилан-олигосахарид, следует избегать присутствия окрашенных примесей с тем, чтобы композиция не оказывала или оказывала только минимальное влияние на цвет пищевого продукта или продукта в виде пищевой добавки, в состав которого она включена, и после нагревания продукта в виде пищевой добавки, в состав которого она включена, не должны происходить существенные изменения цвета и вкуса.

Целью настоящего изобретения является предоставление композиций (арабино)ксилан-олигосахаридов, содержащих смесь ксило-олигосахаридов и арабиноксило-олигосахаридов, где по меньшей мере часть указанных арабиноксило-олигосахаридов замещены гидроксикоричными кислотами. Причем средняя степень полимеризации и общая средняя степень замещения арабинозы указанных ксило- и арабиноксило-олигосахаридов выбрана для получения оптимальных воздействий на состояние здоровья желудочно-кишечного тракта после приема внутрь соответствующих количеств указанных олигосахаридов. В то же время указанный ингредиент пищевых продуктов имеет нейтральный вкус и белый или слегка не совсем белый цвет, которые устойчивы во время термической обработки ингредиента. Эта термическая устойчивость органолептических и цветовых свойств ингредиента особенно полезна при получении подвергнутых термической обработке пищевых продуктов, обогащенных такой смесью ксило-олигосахаридов и арабиноксило-олигосахаридами.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение предоставляет композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов, экстрагированные из растительного материала, содержащего арабиноксилан. Эти композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов особенно полезны в качестве ингредиентов пищевых продуктов или напитков или в качестве пищевых добавок и оптимизированы для обеспечения оптимальных благоприятных воздействий на здоровье и в то же самое время вполне подходят для переработки в разнообразные пищевые продукты, в частности термически обработанные пищевые продукты. Изобретение, кроме того, предоставляет способы получения композиций (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением, в частности композиций, содержащих низкое количество азота и имеющих низкое содержание клейковины.

Подробное описание

Список чертежей

Фиг.1: Воздействие различных олигосахаридов на уровень ацетата (А), пропионата (В) и бутирата (С) суммарное количество изовалериата и изобутирата (D) в слепой кишке крыс после 14 дней кормления. Столбцы, отмеченные одной или двумя звездочками, значимо отличаются от контрольной группы соответственно при p<0,05 или p<0,01. Номера над столбцами представляют средние величины измерений, и столбцы указывают стандартное отклонение.

Фиг.2: Воздействие различных олигосахаридов на уровень ацетата (А), пропионата (В) и бутирата (С) суммарное количество изовалериата и изобутирата (D) в ободочной кишке крыс после 14 дней кормления. Столбцы, отмеченные одной или двумя звездочками, значимо отличаются от контрольной группы соответственно при p<0,05 или p<0,01. Номера над столбцами представляют средние величины измерений, и столбцы указывают стандартное отклонение.

Фиг.3: Воздействие различных олигосахаридов на уровень аммония в слепой кишке крыс после 14 дней кормления. Столбцы, отмеченные одной или двумя звездочками, значимо отличаются от контрольной группы соответственно при p<0,05 или p<0,01. Номера над столбцами представляют средние величины измерений, и столбцы указывают стандартное отклонение.

Фиг.4: Воздействие различных олигосахаридов на уровень всех бактерий (А) и бифидобактерий в слепой кишке крыс после 14 дней кормления. Столбцы, отмеченные одной или двумя звездочками, значимо отличаются от контрольной группы соответственно при p<0,05 или p<0,01. Номера над столбцами представляют средние величины измерений, и столбцы указывают стандартное отклонение.

Фиг.5: Фотография 0,5-граммовых количеств композиций (A)XOS 11 (без ионообменной обработки) и композиций (A)XOS 15, 16, 17, 18, которые были подвергнуты соответственно ионообменной обработке № 1, 2, 3 и 4, после воздействия в течение 3 ч при 130°С.

Фиг.6: Фотография печений, приготовленных без (A)XOS, с 10% композиций (A)XOS 11 (без ионообменной обработки) и с композицией (A)XOS 18 (ионообменная обработка № 4).

Описание

Настоящее изобретение предоставляет композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов, экстрагированные из растительного материала, содержащего арабиноксилан. Эти композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов особенно полезны в качестве ингредиентов пищевых продуктов или напитков или в качестве пищевых добавок и оптимизированы для обеспечения оптимальных благоприятных воздействий на здоровье и в то же самое время вполне подходят для переработки в разнообразные пищевые продукты, в частности термически обработанные пищевые продукты.

Благоприятные воздействия на здоровье композиций (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением связаны с химическими свойствами смеси содержащихся в них ксило- и арабиноксило-олигосахаридов. Исследования на крысах, вскармливавшихся гуманизированными рационами, показали, что оптимальный пребиотический эффект был получен, когда в рационы были включены смеси (арабино)ксилан-олигосахаридов с общей средней степенью полимеризации (avDP) от 4 до 10 и общей средней степенью замещения арабинозы (avDAS) от 0,15 до 0,35. Конкретнее, наблюдалось, что добавление в гуманизированный рацион крыс таких смесей (арабино)ксилан-олигосахаридов привело к более сильному подавляющему воздействию на переваривание белка и более сильному реиммунизирующему эффекту ацетата и бутирата, чем эффект, полученный со смесями (арабино)ксилан-олигосахаридов, имеющими соответственно более низкую и более высокую avDP. Кроме того, добавление в рационы (арабино)ксилан-олигосахаридов с avDAS, превышающей 0,35, не оказывало или оказывало лишь слабые пребиотические эффекты.

Другой аспект благоприятных воздействий композиций (арабино)ксилан-олигосахаридов по настоящему изобретению относится к содержанию в них гидроксикоричной кислоты, а конкретнее к содержанию феруловой кислоты, которая вносит значительный вклад в антиоксидантные свойства композиций по настоящему изобретению. Гидроксикоричные кислоты, главным образом, эстерифицируют боковые цепи арабинозы арабиноксило-олигосахаридов. Эта ковалентная связь с неперевариваемыми олигосахаридами предотвращает высвобождение и абсорбцию гидроксикоричных кислот в верхней части желудочно-кишечного тракта и, таким образом, транспорт антиоксидантной активности по направлению к области ободочной кишки, где гидроксикоричные кислоты могут высвобождаться после переваривания олигосахаридов. Сложноэфирная связь между гидроксикоричными кислотами и боковыми цепями арабинозы является неустойчивой в щелочных условиях (pH>10). Поэтому таких щелочных условий следует избегать в течение всей процедуры и предпочтительно также дальнейшей переработки указанных композиций арабиноксилан-олигосахаридов, если желательно присутствие замещенных гидроксикоричной кислотой арабиноксило-олигосахаридов.

Далее, было обнаружено, что концентрация элементарного азота, по данным определения, например, способами на основе сжигания или способом Кьельдаля, служила хорошим маркером для выявления присутствия нежелательных привкусов и позволяла прогнозировать образование неприятных вкусов и/или сильное окрашивание после нагревания композиций (арабино)ксилан-олигосахаридов. Указанный азот присутствует в композициях (арабино)ксилан-олигосахаридов в составе органических молекул, таких как белки, пептиды и аминокислоты. Предпочтительно содержание азота в композициях (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением составляет 0,16% (масс./масс.) или менее. Ниже этого порога после нагревания композиций не возникало заметных неприятных привкусов, а лишь небольшое окрашивание. Высушенные и порошкообразные композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением имеют величину ΔE* (Good, 2002) ниже чем 15, более предпочтительно ниже чем 12, например ниже чем 10, причем указанная величина ΔE* представляет различие цвета указанного порошка до и после тепловой обработки в печи при 130°С в течение 3 ч.

Таким образом, в качестве первого объекта настоящее изобретение предоставляет композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов для применения в качестве ингредиентов пищевых продуктов или напитков или в качестве пищевых добавок. Композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением отличаются тем, что молекулы арабиноксилана, содержащиеся в указанных композициях, имеют avDP от 4 до 10 и avDAS от 0,15 до 0,35. Предпочтительно avDP и avDAS определяются с использованием газовой хроматографии, как описано в примере 1 настоящего изобретения.

Кроме того, предпочтительно, чтобы содержание азота в композициях (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением составляло 0,16% (масс./масс.) или менее. Указанный азот присутствует в композициях в составе органических молекул, таких как белки, пептиды и аминокислоты. Способы измерения содержания элементарного азота хорошо известны в данной области; примерами таких способов являются способы на основе сжигания (Protein (Crude) in Animal Feed: Combustion Method. (990.03) Official Methods of Analysis. 1990. Association of Official Analytical Chemists. 15th Edition), and the Kjeldahl method (Dr. D. Julian McClements. "Analysis of Proteins". University of Massachusetts, http://www- unix.oit.umass.edu/~mcclemen/581Proteins.html).

В предпочтительном варианте осуществления композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением дополнительно содержат некоторое количество феруловой кислоты, соответствующее от 1 до 10% (масс./масс.), например от 1 до 5% (масс./масс.) или от 2 до 45% (масс./масс.) от общего содержания (арабино)ксилан-олигосахаридов (T-AX) указанных композиций. Предпочтительно указанные феруловые кислоты ковалентно связаны с боковыми цепями арабинозы арабиноксило-олигосахаридов в указанной композиции. Предпочтительно общее содержание (арабино)ксилан-олигосахаридов (T-AX) определяется с использованием газохроматографического способа, как описано в примере 2.

В другом предпочтительном варианте осуществления композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением имеют низкое содержание клейковины. Такое низкое содержание клейковины обеспечивает возможность включения этих композиций в пищевые продукта или напитки, которые обычно не содержат клейковину, не вызывая существенного неудобства для людей, которые чувствительны к клейковине. Композиции в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно содержат менее чем 1000 м.д., более предпочтительно менее чем 800 м.д., например менее чем 500 м.д. клейковины.

Кроме того, предпочтительно, чтобы содержание золы в композициях (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением было ниже чем 1% (масс./масс.), более предпочтительно ниже чем 0,5% (масс./масс.), например ниже чем 0,3% (масс./масс.) от общей сухой массы композиций.

Предпочтительно композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением предоставляются в виде порошков с содержанием сухого вещества от 90% до 99,9% (масс./масс.) или сиропов с содержанием сухого вещества от 25% до 75% (масс./масс.). Предпочтительно композиции содержат более чем 40% (масс./масс.), наиболее предпочтительно более чем 50% (масс./масс.), например более чем 60% (масс./масс.), наиболее предпочтительно более чем 70% (масс./масс.), например более чем 80% (масс./масс.) (арабино)ксилан-олигосахаридов в расчете на общую сухую массу указанных композиций. Предпочтительно композиции арабиноксилана в соответствии с настоящим изобретением содержат до 90% (масс./масс.). более предпочтительно до 95% (масс./масс.), например до 98% (масс./масс.) (арабино)ксилан-олигосахаридов в расчете на общую сухую массу указанных композиций.

Предпочтительно композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением содержат хорошо сбалансированную смесь ксило-олигосахаридов и арабиноксило-олигосахаридов, обеспечивающих оптимальные пребиотические эффекты. Предпочтительно содержание ксило-олигосахаридов в указанных композициях, выраженное в процентных долях общего содержания (арабино)ксилан-олигосахарида (T=AX), составляет по меньшей мере 30% (масс./масс.), более предпочтительно по меньшей мере 35% (масс./масс.), наиболее предпочтительно по меньшей мере 40% (масс./масс.), например по меньшей мере 45% (масс./масс.), причем указанное общее содержание (арабино)ксилан-олигосахарида (T=AX) предпочтительно определяется с использованием способа газовой хроматографии, как описано в примере 1. Предпочтительно содержание ксило-олигосахарида в указанных композициях, выраженное в виде процентной доли от общего содержания (арабино)ксилан-олигосахарида, составляет ниже 60% (масс./масс.), более предпочтительно ниже 55% (масс./масс.), например ниже 50% (масс./масс.). Предпочтительно степень полимеризации основной цепи ксилана указанных ксило-олигосахаридов варьируется от 2 до 9. Предпочтительно содержание арабиноксило-олигосахаридов в указанных композициях, выраженное в виде процентной доли от общего содержания (арабино)ксилан-олигосахарида, составляет по меньшей мере 40% (масс./масс.), более предпочтительно по меньшей мере 45% (масс./масс.), наиболее предпочтительно по меньшей мере 50% (масс./масс.), например по меньшей мере 55% (масс./масс.). Предпочтительно содержание арабиноксило-олигосахаридов в указанных композициях, выраженное в виде процентной доли от общего содержания (арабино)ксилан-олигосахарида, составляет ниже 70% (масс./масс.), более предпочтительно ниже 65% (масс./масс.), например ниже 60% (масс./масс.). Предпочтительно степень полимеризации основной цепи ксилана указанных арабиноксило-олигосахаридов варьируется от 1 до 9. Кроме того, предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть арабиноксило-олигосахаридов, содержащихся в указанных композициях (арабино)ксилан-олигосахаридов, содержала одну или более феруловых кислот, связанных с боковой цепью арабинозы. В предпочтительном варианте осуществления отношение содержания ксило-олигосахаридов со степенью полимеризации основной цепи ксилана от 2 до 9 (XOS_DPX2-9) к содержанию арабиноксило-олигосахаридов со степенью полимеризации основной цепи ксилана от 1 до 9 (AXOS_DPX1-9) составляет ниже чем 1,5, например ниже чем 1,4, 1,3 или 1,2. Предпочтительно отношение содержания ксило-олигосахаридов со степенью полимеризации основной цепи ксилана от 2 до 9 (XOS_DPX2-9) к содержанию арабиноксило-олигосахаридов со степенью полимеризации основной цепи ксилана от 1 до 9 (AXOS_DPX1-9) составляет выше чем 0,6, например выше чем 0,65, 0,7, 0,8 или 0,9. Кроме того, предпочтительно, чтобы более чем 90% (масс./масс.), например более чем 95% (масс./масс.) (арабино)ксилан-олигосахаридов, содержащихся в композициях в соответствии с настоящим изобретением, представляли собой или ксило-олигосахариды с основной цепью ксилана со степенью полимеризации от 2 до 9, или арабиноксило-олигосахариды со степенью полимперизации от 1 до 9.

Композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов по настоящему изобретению экстрагируют из растительного материала, содержащего арабиноксилан, а более предпочтительно из злакового материала. Однако незлаковые источники, такие как семена видов Plantago или Gossypium, также могут представлять собой богатые источники арабиноксилана. Указанные композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов могут содержать изолированные природные (арабино)ксилан-олигосахариды или могут быть получены деполимеризацией или фрагментацией природных арабиноксиланов, или они могут представлять собой структурные аналоги, полученные химическими, ферментными и/или физическими способами. Предпочтительно растительный материал, содержащий арабиноксилан, представляет собой отруби, побочные продукты соцветий, побочные продукты стеблей или отработанные злаки. Более предпочтительно растительный материал, содержащий арабиноксилан, представляет собой отруби, наиболее предпочтительно отруби, полученные их злаков, таких как пшеница, рожь, овес, ячмень, маис, сорго или рис. Наиболее предпочтительно растительный материал, содержащий арабиноксилан, представляет собой пшеничные отруби, например отруби твердой пшеницы.

Второй объект настоящего изобретения относится к способу получения композиций (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением с использованием растительного материала, содержащего арабиноксилан, в качестве исходного материала. Указанный способ включает разминание указанного растительного материала, содержащего арабиноксилан, в воде и обработку его эндоксиланазой в соответствующей концентрации для ферментативной деполимеризации фракции арабиноксиланов, содержащихся в указанном растительном материале. Способ дополнительно включает разделение указанного подвергнутого разминанию растительного материала на нерастворимую в воде фракцию и солюбилизированную водой фракцию, которая содержит солюбилизированные продукты деполимеризации арабиноксилана, включающие ксило-олигосахариды и арабиноксило-олигосахариды. Затем указанную солюбилизированную водой фракцию дополнительно очищают с использованием ионообменной хроматографии, возможно, с предшествующим устранением по меньшей мере части суспендированных твердых веществ из указанной солюбилизированной водой фракции, например, фильтрацией или центрифугированием. Предпочтительно указанная ионообменная очистка включает пропускание указанной солюбилизированной водой фракции через сильнокислотную катионообменную смолу и в последующем через слабощелочную анионообменную смолу. В предпочтительном варианте осуществления способа по настоящему изобретению указанную солюбилизированную водой фракцию сначала пропускают через одну или несколько колонок сильнокислотной катионообменной смолы с последующим пропусканием через одну или несколько колонок слабощелочной анионообменной смолы. После этих двух первых колонок или нескольких колонок могут проводиться повторные пропускания через сильнокислотные катионообменные смолы и слабощелочные анионообменные смолы. Последняя колонка может необязательно представлять собой колонку со смешанным сорбентом, содержащую анионообменную смолу и катионообменную смолу. Предпочтительно, чтобы сильнокислотная катионообменная обработка выполнялась при температуре выше чем 30°С, предпочтительно выше чем 40°С, например выше чем 45°С. К удивлению, ионообменная обработка оказалась более эффективной для удаления белков клейковины из указанных композиций (арабино)ксилан-олигосахарида, когда сильнокислотная катионообменная обработка выполнялась при температурах выше 30°С, например выше 50°С. Предпочтительно сильнокислотная катионообменная обработка выполняется при температуре ниже чем 90°С, предпочтительно ниже чем 80°С, например ниже чем 70°С, или ниже чем 65°С. Предпочтительно слабощелочная анионообменная обработка выполняется при температуре 20°С или выше, например выше чем 25°С. Предпочтительно слабощелочная анионообменная обработка выполняется при температуре ниже чем 70°С, предпочтительно ниже чем 60°С, например ниже чем 50°С. Кроме того, наблюдалось, что удалению содержащего азот материала из указанной солюбилизированной водой фракции способствовало поддержание рН сильнокислотной катионообменной смолы ниже 3,5, более предпочтительно ниже 3, например на уровне рН примерно 2,8. Во избежание деполимеризации (арабино)ксилан-олигосахаридов во время пропускания через сильнокислотную катионообменную смолу предпочтительно, чтобы рН поддерживался на уровне выше 2,0.

После ионообменной очистки указанная солюбилизированная фракция может концентрироваться любым из способов выпаривания или обратного осмоса или обоими этими способами с получением содержащего (арабино)ксилан-олигосахарид сиропа, который может быть необязательно высушен с использованием, например, распылительной сушки для получения порошка.

В предпочтительном варианте осуществления содержащий арабиноксилан растительный материал, используемый в качестве исходного материала в способе экстракции в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой растительный материал с удаленным крахмалом. Более предпочтительно указанный растительный материал с удаленным крахмалом получен разминанием содержащего арабиноксилан растительного материала в воде в присутствии соответствующей концентрации α-амилазы и в последующем отделением лишенного крахмала растительного материала от жидкой фракции, содержащей солюбилизированный материал, полученный из крахмала.

Подходящие выпускаемые промышленностью ферментные композиции с преобладающей активностью эндоксиланазы, пригодные для применения в способе в соответствии с настоящим изобретением, включают без ограничения Shearzyme TM 500L (Novozymes), Pentopan TM Mono BG (Novozymes), Pulpzyme TM (Novozymes), Ecopulp TM TX-200A (AB Enzymes), Veron TM 191 (AB Enzymes), Veron TM Special (AB Enzymes), Multifect TM CX 12 L (Genencor/Danisco), Grindamyl TM H640 (Danisco) и GrindamylTM Powerbake TM (Danisco). Стадия гидролиза арабиноксилана включает инкубацию в течение соответствующего периода времени, такого как, без ограничения, от 1 ч до 24 ч, кашицеобразной суспензии при величинах температуры и рН, рекомендуемых разработчиком промышленно производимой ферментной смеси, используемой для гидролиза арабиноксилана. Предпочтительно эндоксиланаза представляет собой эндоксиланазу с высокой селективностью по отношению к WU-AX, с фактором субстратной селективности (SSFCHROM), как определено в публикации Moers et al., (2005), которая составляет по меньшей мере 2 или выше, предпочтительно по меньшей мере 3 или выше, например 4 или выше. Эндоксиланаза представляет собой предпочтительно эндоксиланазу семейства 11 гликозил-гидролазы (Henrissat 1991). Ферментные компоненты ферментной композиции могут включать, без ограничения, арабинофуранозидазы, бета-глюканазы, экзоксиланазы, бета-ксилозидазы и/или ксилобиазы.

Третий объект настоящего изобретения относится к способу определения содержания ксило-олигосахаридов со степенью полимеризации основной цепи ксилана от 2 до 9 (XOS_DPX2-9) и содержания арабиноксило-олигосахаридов со степенью полимеризации основной цепи ксилана от 1 до 9 (AXOS_DPX1-9). Способ включает измерение содержания всей и свободной феруловой кислоты высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ) и детекцию поглощением света при 310 нм (Hartmann, G., Piber, M, Koehler, P. Isolation and chemical characterization of water-extractable arabinoxylans from wheat and rye during bread making. Eur Food Res Technol (2005) 221:487-492) и измерение содержания ксило-олигосахаридов высокоэффективной анионообменной хроматографией с импульсной амперометрической детекцией (HPAEC-PAD) в образце после 24-часовой инкубации указанного образца при 90°C в забуференном растворе соответственно при pH 7,0 и pH 2,8. Содержание в % (масс./масс.) сухого вещества XOS со степенью полимеризации основной цепи ксилана от 2 до 9 [% XOS_DPX2-9] в образце определяется в соответствии с формулой (a). Содержание в % (масс./масс.) сухого вещества (ферулоилированных) арабиноксило-сахаридов со степенью полимеризации основной цепи ксилана от 1 до 9 [% AXOS _DPX1-9] в образце рассчитывали в соответствии с формулой (b).

(a) [% XOS_DPX2-9] = [%X2_H2О + %X3_H2О +... + %X9_H2O];

(b) [% (F)AXOS_DPX1-9] = [(A_HCl-A_H2O + 150/194×bFA) × 0,88 + (%X_HCl + %X2_HCl + %X3_HCl +... + %X9_HCl) - (%X_H2O + %X2_H2О + %X3_H2O +... + %X9_H2O) + (0,907×bFA)].

В указанных выше формулах аббревиатуры соединений с подстрочными обозначениями H₂O и HCl относятся к величинам концентрации в виде % (масс./масс.) сухого вещества образца соответствующего соединения соответственно в обработанных водой и обработанных HCl образцах. Фактор 0,88 производит коррекцию на включения воды во время гидролитического высвобождения арабинозы. bFA представляет собой содержание связанной феруловой кислоты (определяемой в виде общего количества феруловой кислоты минус свободная феруловая кислота и выраженной в виде % масс./масс. образца сухого вещества), а bFA×150/194 относится к содержанию ферулоилированной арабинозы (арабинозы, которая эквимолярно соединена со связанной феруловой кислотой). Фактор 0,907 осуществляет коррекцию на включение воды во время щелочного гидролитического высвобождения феруловой кислоты. При расчете XOS_{DPX2-9 и} AXOS_DPX1-9 в соответствии с формулами (a) и (b) используются допущения, что (i) разность концентрации X, X2, X3.... X9 между обработанным HCl образцом и обработанным водой образцом возникает в результате опосредованного кислотой высвобождения арабинозы из (F)AXOS_DPX1-9; (ii) в образцах, обработанных HCl, не происходит гидролиза связей бета-(1-4)-D-ксилопиранозила; (iii) все гидроксикоричные кислоты в образце присутствуют в форме феруловой кислоты; (iv) вся связанная феруловая кислота соединена с боковыми цепями арабинозы арабиноксило-олигосахаридов.

Четвертый объект настоящего изобретения относится к пищевому продукту или напитку, содержащему композицию (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением, а также к способам получения такого пищевого продукта или напитка, причем указанные способы включают добавление такой композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов к указанному пищевому продукту или напитку во время их получения. В предпочтительном варианте осуществления пищевой продукт или напиток содержит от 0,25 до 10 г композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением на порцию. В более предпочтительном варианте осуществления пищевой продукт или напиток содержит от 0,5 до 5 г композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением на порцию. В еще более предпочтительном варианте осуществления пищевой продукт или напиток содержит от 1 до 5 г на порцию композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением. В другом предпочтительном варианте осуществления пищевой продукт или напиток содержит от 0,25 до 10 г на порцию (арабино)ксилан-олигосахаридов в соответствии с настоящим изобретением, имеющих avDP от 4 до 10 и avDAS от 0,15 до 0,35. В более предпочтительном варианте осуществления пищевой продукт или напиток содержит от 0,25 до 5 г на порцию (арабино)ксилан-олигосахаридов, имеющих avDP от 4 до 10 и avDAS от 0,15 до 0,35. В еще более предпочтительном варианте осуществления пищевой продукт или напиток содержит от 1 до 5 г на порцию (арабино)ксилан-олигосахаридов, имеющих avDP от 4 до 10 и avDAS от 0,15 до 0,35. Как указано выше, композиции в соответствии с настоящим изобретение особенно подходят в качестве благоприятной добавки к низкокалорийным пищевым продуктам.

Пищевые продукты или напитки, в которые могут с пользой добавляться композиции (арабино)ксилан-олигосахарида по настоящему изобретению, представляют собой, например, без ограничения, молочные продукты, такие как молоко, йогурт или свежий сыр, безалкогольные напитки, фруктовые соки, фруктовые пасты, пищевые продукты или напитки на основе сои, шоколад, печенье, батончики, конфеты, десерты, такие как десертные пудинги, мясные фарши и корм для домашних животных.

В целом, пищевые продукты, содержащие злаки или материал, полученный из злаков, в качестве ингредиента, изначально содержат арабиноксиланы. Однако арабиноксиланы, содержащиеся в этих пищевых продуктах, представляют собой или длинноцепочечные натуральные арабиноксиланы с DP более 6000, или частично деполяризованные арабиноксиланы, имеющие DP по меньшей мере от 200 до 300. Поэтому обогащение указанных пищевых продуктов арабиноксиланами в соответствии с настоящим изобретением также улучшает их питательную ценность. Предпочтительно такое обогащение получается добавлением данного количества композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов по настоящему изобретению в качестве ингредиента во время получения содержащих злаки пищевых продуктов. Ясно, что такое обогащение приводит к получению содержащих злаки пищевых продуктов, включающих арабиноксиланы, имеющие DP 200 и выше, вслед за популяцией (арабино)ксилан-олигосахаридов, имеющих DP ниже 200, причем указанная популяция характеризуется avDP в диапазоне от 4 до 10 и avDAS в диапазоне от 0,15 до 0,35. Содержащие злаки продукты, в которые могут с пользой добавляться композиции (арабино)ксилан-олигосахаридов по настоящему изобретению, представляют собой, например, без ограничения, выпекаемые продукты, такие как хлеб, кондитерские изделия, такие как торт, готовые к употреблению в пищу злаки, злаковые батончики или макаронные изделия.

Пятый объект настоящего изобретения относится к продукту в виде пищевой добавки, содержащему композицию (арабино)ксилан-олигосахаридов по настоящему изобретению. В предпочтительном варианте осуществления продукт в виде пищевой добавки представляет собой капсулу, таблетку, порошок, сироп или тому подобный продукт. В более предпочтительном варианте осуществления продукт в виде пищевой добавки составляется так, что он обеспечивает возможность ежедневного введения от 0,25 до 10 г (арабино)ксилан-олигосахаридов, имеющих avDP в диапазоне от 4 до 10 и avDAS в диапазоне от 0,15 до 0,35, более предпочтительно от 0,5 до 5 г, например от 1 до 5 г.

Те